دانشمندان ناسا نشان دادند که چگونه امواج گرانشی می توانند جهان های جدید را آشکار کنند

5 دقیقه مطالعه

دانشمندان ناسا نشان دادند که چگونه امواج گرانشی می توانند جهان های جدید را آشکار کنند

رصدخانه LISA (آنتن فضایی تداخل سنج لیزری) که اکنون در حال توسعه است، امواج گرانشی، امواج ریز در فضا-زمان ناشی از توده های در حال چرخش را تشخیص خواهد داد. اکنون دو مطالعه به رهبری اخترفیزیکدانان ناسا با جزئیات جدید نشان می‌دهند که چگونه LISA می‌تواند جمعیت جدید و منحصربه‌فردی از سیارات فراخورشیدی - جهان‌های فراتر از منظومه شمسی ما - را در سراسر کهکشان ما آشکار کند.

تماشا کنید تا بدانید حضور یک سیاره چگونه سیگنال موج گرانشی کوتوله‌های سفید را که به شدت به دور خود می‌چرخند، تغییر می‌دهد. رصدخانه LISA (آنتن فضایی تداخل سنج لیزری) می تواند سیاره ای به جرم مشتری را در چنین سیستم هایی تا هزاران سال نوری از ما تشخیص دهد. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا

ویدیوی با وضوح بالا را از استودیوی تجسم علمی ناسا دانلود کنید

کیسی مک گرات، محقق فوق دکترا در دانشگاه مریلند، شهرستان بالتیمور و مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، گفت: «انتظار می‌رود شایع‌ترین منبع برای LISA، سیستم‌های کوتوله سفید دوتایی باشد که از کوتوله‌های سفید در مدارهای تنگ تشکیل شده‌اند. اگر یک سیاره فراخورشیدی نیز در داخل یکی از این منظومه‌ها بچرخد، حضور آن در سیگنال امواج گرانشی به گونه‌ای که ما قادر به کشف آن هستیم، نقش می‌بندد.

دو مقاله که روز سه شنبه در مجله Astrophysical منتشر شد، جزئیات این یافته ها را نشان می دهد. اولین مورد، که صرفا توسط مک گرات نوشته شده است، روش تشخیص را بررسی می کند و جرم سیاره و دوره های مداری را که در آن بهترین عملکرد را دارد، تعیین می کند. مقاله دوم، توسط مک گرات و نویسندگان همکار، بررسی می کند که چگونه می توان چنین سیاراتی را با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا تایید کرد.

امکان کشف سیارات فراخورشیدی در اطراف سیستم های کوتوله سفید دوگانه LISA برای اولین بار توسط ستاره شناس ژاپنی نائوکی ستو در سال 2008 پیشنهاد شد.

ماموریت LISA به رهبری ESA (آژانس فضایی اروپا) قرار است در اواسط دهه 2030 پرتاب شود. ناسا به عنوان یک شریک مشترک، تلسکوپ‌ها، سایر سخت‌افزارهای حیاتی، و پشتیبانی مهندسی و علمی را به عنوان بخشی از مأموریت خود برای درک بهتر نحوه عملکرد کیهان کمک می‌کند.

روش تشخیص LISA شبیه به روشی به نام سرعت شعاعی است که از نور استفاده می کند و در حال حاضر برای یافتن سیارات فراخورشیدی در اطراف ستارگان مجاور به کار گرفته شده است. همانطور که یک سیاره به دور آن می چرخد، گرانش آن ستاره میزبانش را می کشد و یک حرکت انعکاسی کوچک یا تکان به آن وارد می کند. این نوسان باعث می‌شود که طیف ستاره نوسان کند، خطوط طیفی از طول موج‌های قرمزتر با دور شدن ستاره از ما به خطوط آبی‌تر تغییر می‌کنند. این تغییر به دلیل پدیده ای به نام اثر داپلر است.

اسکات نوبل، اخترفیزیکدان نظری در ناسا گودارد و یکی از نویسندگان مقاله تأیید، گفت: «چیزی مشابه با امواج گرانشی رخ می دهد. کوتوله‌های سفید دوتایی به خودی خود امواج گرانشی را با فرکانس تقریبا پیوسته ساطع می‌کنند. یک سیاره به اندازه کافی پرجرم به منظومه اضافه می‌کند و حضور آن باعث می‌شود که دوتایی حرکت بازتابی را تجربه کند و مدولاسیون داپلر را به سیگنال گرانشی اضافه کند.

برای LISA، این مدولاسیون به صورت باندهای جانبی، سیگنال های ثانویه در فرکانس های بالاتر و پایین تر از فرکانس اولیه ظاهر می شود.

مک گراث این وضعیت را به ارتباطات رادیویی مدرن تشبیه می کند، جایی که بخشی از انرژی فرکانس حامل اصلی رادیویی به تشکیل نوارهای جانبی در فرکانس های بالا و پایین مجاور که پیام ها (مانند صداها یا موسیقی) را منتقل می کنند، می رود. برای امواج گرانشی، نوارهای جانبی حاوی پیام هایی در مورد حضور یک سیاره هستند.

کوتوله های سفید بقایای ستاره هایی مانند خورشید به اندازه زمین هستند. در حالی که سیارات فراخورشیدی در اطراف چند کوتوله سفید جدا شده شناسایی شده اند، هنوز هیچ کدام در اطراف یک کوتوله سفید دوتایی یافت نشده اند، که به این معنی است که ردیابی های LISA نشان دهنده یک جمعیت سیاره فراخورشیدی جدید است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب حساس به فروسرخ ناسا که در کانسپت این هنرمند نشان داده شده است، می‌تواند سیارات شناسایی شده توسط امواج گرانشی را در سامانه‌های کوتوله سفید دوتایی که در فاصله چند صد سال نوری قرار دارند تأیید کند.

آزمایشگاه تصویر مفهومی مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا

اخترشناسان تخمین می زنند که کهکشان راه شیری ما حاوی 10 میلیون منظومه کوتوله سفید دوتایی با دوره مداری کمتر از یک ساعت است که امواج گرانشی را در محدوده مناسب برای یافتن LISA ایجاد می کند. آنها انتظار دارند که LISA حدود 10000 سیستم منفرد و همچنین حدود 100 دوتایی مختلط - با کوتوله‌های سفید، ستاره‌های نوترونی یا سیاه‌چاله‌ها - را که در دوره‌های مشابه به دور می‌چرخند، حل کند.

مری آن لیمباخ، دستیار دانشمند پژوهشی در دانشگاه میشیگان و یکی از نویسندگان مقاله تاییدیه، می‌گوید: زمانی که LISA اولین کشف سیاره‌های فراخورشیدی خود را ثبت کرد، اعتبارسنجی برخی از آنها برای ما حیاتی خواهد بود. این ردیابی‌های مشترک به ما امکان می‌دهد ثابت کنیم که سیگنال‌های گرانشی به جای سیگنال‌های مثبت کاذب، با سیارات واقعی مطابقت دارند.»

این تیم روش جدیدی را برای تأیید این سیارات با استفاده از حساسیت مادون قرمز تلسکوپ وب تشریح کرد. سیاره ای در یک منظومه کوتوله سفید دوگانه، بخش بزرگتری از نور مادون قرمز را نسبت به آنچه از خود ستاره ها انتظار می رود تولید می کند. ابزارهای وب به راحتی می توانند این مادون قرمز مادون قرمز را تا فاصله حداقل 500 سال نوری تشخیص دهند.

با استفاده از این تکنیک برای یک سیستم آزمایشی در این فاصله، محققان دریافتند که وب می تواند سیاره فراخورشیدی را با جرمی حدود پنج برابر مشتری تشخیص دهد، در حالی که LISA می تواند یک سیاره فراخورشیدی زیر مشتری را در شرایط ایده آل تشخیص دهد.

رصدخانه LISA متشکل از سه فضاپیما خواهد بود که زمین را در حین گردش به دور خورشید دنبال می کنند. آنها یک آرایه مثلثی وسیع را تشکیل خواهند داد که از هر طرف 1.6 میلیون مایل (2.5 میلیون کیلومتر) کشیده شده است. هر فضاپیما شامل دو تلسکوپ است که از پرتوهای لیزر مادون قرمز برای ارسال و دریافت همزمان سیگنال‌ها بین فضاپیماهای مجاور استفاده می‌کنند. از طریق این تلسکوپ ها، فضاپیما تغییرات کوچک - کوچکتر از عرض یک اتم هلیوم - را در فواصل نسبی آنها، سیگنال های امواج گرانشی در حال عبور، اندازه گیری می کند.

کانسپت این هنرمند، مأموریت LISA را در حال کار نشان می دهد. تلسکوپ‌های روی هر یک از سه فضاپیما به طور همزمان پرتوهای لیزر مادون قرمز را ارسال و دریافت می‌کنند و فواصل متقابل آنها را با دقت بسیار بالا در طول 1.6 میلیون مایل (2.5 میلیون کیلومتر) اندازه‌گیری می‌کنند.

ESA

امواج گرانشی توسط نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین در سال 1916 پیش‌بینی شد و اولین بار توسط رصدخانه‌های زمینی در سال 2015 شناسایی شد. امواج هر زمان که اجرام پرجرم شتاب می گیرند تشکیل می شوند، مانند دو ستاره که به دور یکدیگر می چرخند. آنها در فضا-زمان حرکت می کنند، با سرعت نور حرکت می کنند و تحت تأثیر اجسامی که در طول مسیر با آنها مواجه می شوند، قرار نمی گیرند. این ویژگی ها آنها را به ابزاری ارزشمند برای کاوش کیهان تبدیل می کند.

کمک‌های اضافی ناسا به این مأموریت شامل سیستم لیزر، دستگاه‌هایی برای مدیریت تجمع بار الکتریکی روی جرم‌های اثبات شده، تجزیه و تحلیل داده‌ها برای شناسایی و مشخص کردن منابع امواج گرانشی فردی، و تخصص علمی و مهندسی بیشتر است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ماموریت LISA، به آدرس زیر مراجعه کنید:

https://nasa.gov/lisa

لوگوی فیس بوک

@NASAUniverse

@NASAUniverse

لوگوی اینستاگرام

@NASAUniverse

به اشتراک بگذارید

جزئیات

آخرین به روز رسانی

10 نوامبر 2026

شرایط مرتبط

LISA (آنتن فضایی تداخل سنج لیزری)

ستاره های دوتایی

سیارات فراخورشیدی

مرکز پرواز فضایی گدارد

امواج گرانشی

نور مادون قرمز

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)

کیهان

کوتوله های سفید

کاوش بیشتر

3 دقیقه مطالعه

ناسا کمک های ماموریت LISA را با تلسکوپ آزمایشی جدید ارتقا می دهد

مقاله

1 ماه پیش

3 دقیقه مطالعه

NASA، Partners Advance LISA Prototype Hardware

مقاله

10 ماه پیش

2 دقیقه مطالعه

ناسا نمونه اولیه تلسکوپ رصدخانه امواج گرانشی را معرفی کرد

مقاله

2 سال پیش

به کاوش ادامه دهید

موضوعات مرتبط را کشف کنید

ماموریت ها

انسان ها در فضا

تغییر اقلیم

منظومه شمسی